本发明专利技术属于钢铁材料制备领域，具体涉及一种轴用合金结构钢盘条及其制备方法。按重量百分数计其元素组成为，C0.35％～0.44％、Si0.15％～0.37％、Mn0.50％～0.80％、Cr0.60％～0.90％、Ni1.25％～1.65％、Mo0.15％～0.25％、P/S≤0.030％、Cu≤0.30％，其余为Al、Fe和不可避免的杂质。制备方法包括转炉冶炼、LF炉外精炼、RH真空脱气、大方坯连铸、中间坯轧制、精整和盘条轧制。制备的合金结构钢盘条组织均匀，采用软化退火工艺即可进行盘条拉拔、冷镦加工，解决了轴用合金结构钢盘条组织均匀差、拉拔前必须采用球化退火、质量稳定性差等技术难题。稳定性差等技术难题。
【技术实现步骤摘要】
一种轴用合金结构钢盘条及其制备方法
[0001]本专利技术属于钢铁材料制备领域，具体涉及一种轴用合金结构钢盘条及其制备方法。
技术介绍
[0002]合金结构钢为用作机械零件和各种工程构件并含有一种或数种一定量的合金元素的钢。由于合金结构钢比碳素钢有更好的力学性能，特别是热处理性能优良，广泛用于船舶、车辆、飞机、导弹、兵器、铁路、桥梁、压力容器、机床等结构上。
[0003]轴用合金结构钢由于其一般为强度高、塑性好的重要零件，通常为一些尺寸较大、承受较大载荷的调质结构钢，而随着一些尺寸较小特殊性能要求的重要零件需求量的增加，及下游用户加工工艺不断的优化，给传统工艺生产的合金结构钢盘条带来一定困难，如轴杆拉拔余量小，对原材料表面质量要求高；为确保产品的使用寿命，对气体及非金属夹杂要求苛刻。
[0004]由于下游用户加工工艺的调整，热轧盘条不能在新工艺下使用。尤其受环保形势日益严峻及日趋激烈竞争市场环境影响，下游用户拉拔前将盘条球化退火工艺调整为软化退火，不但降低退火温度，同时缩短了退火时间，从而降低生产成本，而合金结构钢由于其成分设计的特殊性，生产过程中易析出以马氏体为主的组织，马氏体是一种硬而脆的组织，中碳钢获得的板条状马氏体通常采用球化退火改善其韧性和塑性，而软化退火加热温度在600～650℃内，盘条中随马氏体组织增加，采用软化退火后拉拔出现脆断问题越突出。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于针对以上技术难题，通过合理设计化学成分、工艺流程和参数选择，提供一种轴用合金结构钢盘条及其制备方法，能够保证生产盘条洁净度高、显微组织均匀、脱碳深度浅、采用软化退火工艺后拉拔不发生脆断，且质量稳定，完全满足轴用合金结构钢盘条用户的需求。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种轴用合金结构钢盘条，其化学成分按重量百分数计为：[C]0.35％～0.44％、[Si]0.15％～0.37％、[Mn]0.50％～0.80％、[Cr]0.60％～0.90％、[Ni]1.25％～1.65％、[Mo]0.15％～0.25％、[P]/[S]≤0.030％、[Cu]≤0.30％，其余为Al、Fe和不可避免的杂质。
[0007]优选的，其化学成分按重量百分数计为：[C]0.38％～0.42％、[Si]0.20％～0.30％、[Mn]0.65％～0.75％、[Cr]0.75％～0.85％、[Ni]1.28％～1.36％、[Mo]0.16％～0.20％、[Al]0.020％～0.035％、[P]/[S]≤0.020％、[Cu]≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]本专利技术成分设计理由：
[0009]C是通过固溶强化而影响钢的强度和硬度的关键元素，但过高含量形成的碳化物消除困难，且过高含量造成钢的韧性下降明显，本专利技术中优选为0.38％～0.42％；
[0010]Si作为钢中常用脱氧剂之一，同时也能显著提高钢的强度，但同时影响钢的塑性与韧性，本专利技术优选为0.20％～0.30％；
[0011]Mn能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，但锰含量过高易增加钢的回火脆性，本专利技术中优选为0.65％～0.75％；
[0012]Cr能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用，但含量过高会降低钢的韧性及塑性，本专利技术中优选为0.75％～0.85％；
[0013]Ni不仅可以提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性，但镍是较稀缺的资源，本专利技术中优选为1.28％～1.36％；
[0014]Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，尤其是显著提高了其高温强度，但含量过高易出现铁素体δ相或其它脆性相而使韧性降低，本专利技术中优选为0.16％～0.20％；
[0015]Al作为脱氧的关键元素，同时细化晶粒，提高冲击韧性，但含量过高会影响钢的热加工性能和焊接性能，本专利技术中优选为0.020～0.035％；
[0016]Cu在热加工时易造成加工件开裂，而使热锻轧加工困难，本专利技术中优选为Cu≤0.05％
[0017]P、S为钢中的有害元素，本专利技术中优选为P≤0.020％、S≤0.020％，
[0018]本专利技术还提供了一种轴用合金结构钢盘条的制备方法，包括转炉冶炼工序、LF炉外精炼工序、RH真空脱气工序、大方坯连铸工序、中间坯轧制工序、中间坯精整工序和盘条轧制工序，具体工艺步骤如下：
[0019](1)转炉加入优质铁水、废钢和生铁进行冶炼，废钢占炼钢原料总重的10％～15％，生铁占炼钢原料总重的2％～5％，总装入量135～145t/炉，转炉冶炼时间14～16min，冶炼过程中全程底吹氩进行搅拌，终点[C]控制在0.08％～0.15％，终点[P]≤0.015％，出钢温度1610～1650℃，出钢1/4开始随钢流依次加入铝饼、合金、增碳剂和渣料，出钢至3/4时渣料加入结束，出钢过程采用滑板挡渣操作，严禁下渣出钢，出钢时间为4～6min，出钢完毕后及时调整钢包氩气；
[0020]其中，优质铁水[Si]：0.40％～0.70％、[P]≤0.10％、[S]≤0.030％，温度1300～1380℃，出钢加入的合金种类为硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁、镍板，出钢脱氧剂铝饼加入量80～130kg/炉，出钢渣料为石灰和化渣剂，加入量分别为450～550kg/炉和200～300kg/炉。
[0021](2)精炼炉密封性良好，炉内为还原性气氛，精炼前期采用铝粒和碳化硅进行脱氧、脱硫，精炼前、中期采用大氩气搅拌，精炼后期调小氩气量，采用碳化硅保持白渣操作，精炼成分、温度调整完成后迅速转入RH真空精炼工序；
[0022]前、中期底吹大氩气搅拌压力1.0～1.4MPa，流量300～400NL/min，精炼后期氩气搅拌压力0.5～0.8MPa，流量100～150NL/min；
[0023](3)RH真空脱气处理时确保真空度和保压时间，真空结束后喂入纯钙线，软吹前加碳化稻壳，确保钢水不裸露，随后进行软吹氩操作，确保软吹时间；
[0024]RH真空脱气处理时确保真空度小于70Pa，保压时间10～15min，真空结束后喂入50～100m/炉纯钙线，进行软吹时氩气流量50～80NL/min，软吹时间25～35min。
[0025](4)连铸全程采用保护浇注，过热度控制25～35℃，拉速控制0.80～0.90m/min，二冷比水量采用0.30L/kg，连铸中间包采用内装水口和塞棒自动控制，结晶器电搅电流为230～260A，频率为1.5～2.5Hz，末端电搅电流为180～220A，频率为5.5～6.5Hz；保护渣使用中
碳钢保护渣，连铸浇注成的大方坯采用轻压下，压下量12mm，连铸坯下冷床后采用加盖坑冷，入坑温度＞500℃，在坑保温时间＞42小时。
[0026]整体内装水口孔径为40mm，中碳钢保护渣成分为SiO2：28％～33％，Al2O3：1.5％～4％，CaO：18％～24％，K2O本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轴用合金结构钢盘条，其特征在于：所述的结构钢盘条化学成分按重量百分数计为，[C]0.35％～0.44％、[Si]0.15％～0.37％、[Mn]0.50％～0.80％、[Cr]0.60％～0.90％、[Ni]1.25％～1.65％、[Mo]0.15％～0.25％、[P]/[S]≤0.030％、[Cu]≤0.30％，其余为Al、Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的轴用合金结构钢盘条，其特征在于：所述的结构钢盘条化学成分按重量百分数计为，[C]0.38％～0.42％、[Si]0.20％～0.30％、[Mn]0.65％～0.75％、[Cr]0.75％～0.85％、[Ni]1.28％～1.36％、[Mo]0.16％～0.20％、[Al]0.020％～0.035％、[P]/[S]≤0.020％、[Cu]≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的轴用合金结构钢盘条的制备方法，包括转炉冶炼工序、LF炉外精炼工序、RH真空脱气工序、大方坯连铸工序、中间坯轧制工序、中间坯精整工序和盘条轧制工序，其特征在于：所述制备方法具体步骤如下：(1)转炉冶炼工序转炉加入炼钢原料进行冶炼，冶炼过程中底吹氩进行搅拌，终点[C]控制在0.08％～0.15％，终点[P]≤0.015％，出钢1/4开始随钢流依次加入铝饼、合金、增碳剂和渣料，出钢至3/4时渣料加入结束，出钢过程采用滑板挡渣操作，严禁下渣出钢，出钢时间为4～6min，出钢完毕后及时调整钢包氩气；(2)LF炉外精炼工序精炼炉密封性良好，炉内为还原性气氛，精炼前期采用铝粒和碳化硅进行脱氧、脱硫，精炼前、中期采用大氩气搅拌，精炼后期调小氩气量，采用碳化硅保持白渣操作，精炼成分、温度调整完成后迅速转入RH真空精炼工序；(3)RH真空脱气工序RH真空脱气处理时确保真空度和保压时间，真空结束后喂入纯钙线，软吹前加碳化稻壳，确保钢水不裸露，随后进行软吹氩操作，确保软吹时间；(4)大方坯连铸工序连铸全程采用保护浇注，过热度控制25～35℃，拉速控制0.80～0.90m/min，二冷比水量采用0.30L/kg，连铸中间包采用内装水口和塞棒自动控制，开启结晶器电搅与末端电磁搅拌，保护渣使用中碳钢保护渣，连铸浇注成的大方坯采用轻压下，压下量12mm，连铸坯下冷床后采用加盖坑冷，入坑温度＞500℃，在坑保温时间＞42小时；(5)中间坯轧制工序大方坯出坑后进入加热炉进行高温扩散，总加热时间200～400min，高温段时间100...
【专利技术属性】
技术研发人员：屠兴圹，苏振伟，周淼，王冬烨，黄云飞，高协清，朱策，左锦中，林俊，
申请(专利权)人：常州中天特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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